螺纹套筒的数控车削加工工艺及编程【三维UG】【含CAD图纸+PDF图】
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13毕业论文-*职业技术学院（毕业）论文专 业：院系：学 生：指导教师：班 级：学 号：毕 业 届：螺纹套筒的数控车削加工工艺及编程2010年4月6日目 录1.前言32工艺分析42.1加工方案42.2毛坯的选择42.3刀具的选择 52.4切削参数52.5工艺路线62.6进给路线的确定62.7加工顺序的确定62.8切削用量的确定83、加工过程中的对刀的问题94、编程104.1工件坐标系的确定104.2程序的编制10致谢13参考文献14螺纹套筒的数控车削加工工艺及编程内容摘要：本论文主要阐述了典型配合零件的车削加工，包括零件的工艺分析，刀具选择，毛坯确定、装夹方式、夹具选择、加工步骤，程序编制。关键词：工艺、编程、加工路线一、前言数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。二、工艺分析现就轴的零件数控车削加工工艺分析举例。轴零件是数控车削加工中常见的零件之一.其轮廓曲线由直线-圆弧、圆弧-圆弧、圆弧-非圆曲线以及非圆曲线等组成.加工中多采用两轴以上联动的数控车床,加工工艺过程也大同小异.下面以下图所示的图形为例,分析其数控车削加工工艺。2.1加工方案 （1） 在普车上预钻22通孔。（2） 在数控车床上，采用三爪定心卡盘装卡，夹零件毛坯，伸出卡盘30 mm ，车端面，加工零件左端轮廓至4223mm 、 3017 mm、 22.0521 mm,倒角，切断至41。设置编程原点在零件左端面的轴线上，加工程序名为O0001。（3） 零件调头，包铜皮夹42 mm外圆，找正，车端面至总长要求。加工零件右端外轮廓至3620 mm，倒角，车螺纹。设置编程原点在零件右端面的轴线上，加工程序名为O0002。2.2毛坯的选择零件材料为铝件，毛坯4545棒料。2.3刀具的选择1号刀93菱形外圆车刀。2号刀60内螺纹车刀。3号刀 镗孔刀。2.4切削参数1号刀T01，主轴转速粗车600 r/min，精车1000 r/min。2号刀T02，主轴转速400r/min，进给速度1.5 mm/min。3号刀T04，主轴转速粗镗600 r/min，精镗1000 r/min。2.5工艺路线1、粗车左端面外轮廓。2、粗精加工30尺寸、螺纹内孔尺寸。3、精车左端外轮廓达图要求。4、粗车36外圆。5、镗螺纹内孔达底孔尺寸5、用G76螺纹复合循环加工M241.5内螺纹。6、精车36外圆达尺寸要求。2.6进给路线的确定1、确定进给路线的工作点，主要在于确定粗加工及空运行的进给路线，因精加工切削过程的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序加工。2、进给路线泛指刀具从对刀点开始运动，直至返回该点并结束加工程序所进过的路线，包括切削加工的路径及刀具的切入 切出等非切削空行程。3、在保证加工精度的前提下，使加工程序具有最短的进给路线，不仅可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等。4、夹具的选择为了充分发挥数控机床的高度、高精度和自动化的效能，还应有相应的数控夹具进行配合。数控车床夹具除了使用通三爪自定心卡盘、四爪卡盘、大批量生产中使用于自动控制的液压、电动及气动等夹具外，数控车床加工中还有多种相应的夹具，他们主要分为两大类即用于轴类工件的夹具和用于盘类工件的夹具。2.7加工顺序的确定在分析了零件图样和确定了工序装夹方式后，接下来即要确定零件的加工顺序。制定零件车削加工顺序遵循下列原则：（1）先粗后精 按照粗车-半精车-精车的顺序进行，逐渐提高加工精度。粗车将在较短的时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削率，另一方面满足精车的余量均匀性要求。（2）先近后远 按加工部件相对于刀点的距离大小而言的。在一般情况下，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动的距离，减少空行程。对于车削而言，先近后远还有利于保持坏件或半成品的刚性，改善其切削条件。（3）内外交加 即对有内表面，又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。切不可将零件上一部分表面加工完毕后，再加工其它表面。加工工序表1-1工序号程序编号夹具名称使用设备数控系统车间001O0001O0002三爪自定心卡盘CKA6140FANUCOi工步号工步内容刀具号主轴转速进给量背吃刀量备注程序号1车端面T01600r/mm50mm/min1.0mm自动（O0001）2粗车左端外轮廓，留余量0.5mmT01600r/mm100mm/min1.5 mm自动（O0001）3粗精镗内轮廓T03粗600 r/mm精800 r/mm50mm/min1.5mm自动（O0001）4精车外圆42达图要求T011000 r/mm20mm/min0.2自动（O0001）5调头，车端面至总长要求T01600 r/mm50mm/r1.0mm自动（O0002）6粗车右端外轮廓，留余量0.5 mm T01600 r/mm100mm/min1.5 mm 自动（O0002）7车内螺纹T02400 r/mm1.5mm/min0.5 mm自动（O0002）8精车 T01800 r/mm30mm/r0.5 mm自动（O0002）2.7、切削用量的确定数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。1、主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。根据本例中零件的加工要求，考虑工件材料为铝件，刀具材料为高建工具钢，粗加工选择转速600r/min,精加工选择800r/min车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用400r/min来车螺纹。2、进给速度的确定进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，应选择较低的进给速度，得出下表。粗精外圆100mm/min50mm/min内孔50mm/min25mm/min3、背吃刀量确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精车量)，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2-0.4mm。本例中，背吃刀量的选择大致为粗精外圆1.5-2(mm)0.2-0.4(mm)内孔1-1.5(mm)0.1-0.3(mm)螺纹随进刀次数依次减少总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。3、加工过程中的对刀的问题（1）深入理解数控车床的对刀原理对于操作者保持清晰的对刀思路、熟练掌握对刀操作以及提出新的对刀方法都具有指导意义。对刀的实质是确定随编程而变化的工件坐标系的程序原点在唯一的机床坐标系中的位置。对刀的主要工作是获得基准刀程序起点的机床坐标和确定非基准刀相对基准刀的刀偏置。本文作以下约定来说明试切法对刀的原理与思路：使用华中世纪星教学型车削系统HNC21T（应用软件版号为5.30）；以工件右端面中心为程序原点。坐标系：直径编程，程序起点H的工件坐标为（100，50）；刀架上装四把刀：1号刀为90外圆粗车刀、2号基准刀镗孔刀、3号刀为60三角螺纹刀。（2） 基准刀按照“手动试切工件的外圆与端面，分别记录显示器显示试切点A的X、Z机床坐标推出程序原点O的机床坐标推出程序起点H的机床坐标”的思路对刀。（3） 由于各刀装夹在刀架的XZ方向的伸长和位置不同，当非基准刀转位到加工 位置时，刀尖位置B相对于A点就有偏置，原来建立的工件坐标系就不再适用了。此外，每把刀具在使用过程中还会出现不同程度的磨损，因此各刀的刀偏置和磨损值需要进行补偿。获得各刀刀偏置的基本原理是：各刀均对准工件上某一基准点，由于显示机床坐标不同，因此将非基准刀在该点处的机床坐标通过人工计算或系统软件计算减去基准刀在同样点的机床坐标，就得到了各非基准刀的刀偏置。（4）受多种原因因素的影响，手动试刀法的对刀精度十分有限，将这一阶段的对刀称为粗略对刀。为得到更加准确的结果，加工前在零件加工余量范围内设计简单的自动试切程序，通过“自动试切测量误差补偿”的思路，反复修调基准刀的程序起点位置和非基准刀的刀偏置，使程序加工指令值与实际测量值的误差达到精度要求，将这一阶段的对刀称为精确对刀。由于保证基准刀程序起点处于精确位置是得到准确的非基准刀刀偏置的前提，因此一般修正了前者后再修正后者。（5）试切法对刀的基础操作流程如下：用基准刀手动试切得到对刀基准点的机床坐标人工计算或自动获得各非基准刀的刀偏置基准刀处于大概的程序起点位置基准刀反复调用试切程序，测量尺寸后，以步进后MDI方式移动刀架进行误差补偿，修正其程序起点位置非基准刀反复调用试切程序，在原刀偏置的基础上修正偏置基准刀处于准确的程序起点不动（1）基准刀处于粗对刀的程序起点位置，将各非基准刀刀偏置输入到刀偏表的相应位置。（2）调用加工的O1000程序试切。（3）测量切削轴段的直径与长度，与指令值比较，求出误差。（4）步进移或MDI运行误差值，修调程序起点位置。（5）根据测量尺寸，动态修改O1000程序下划线的指令数值并保存程序，重复步骤（2）、（3），直至基准刀程序起点被修正在精度允许范围内为止，记录修正后程序起点的机床坐标并将坐标置零。（6）分别调用O1001（1、4号刀）、O1002（3号刀）程序试切，测量各段直径Di和长度Li（i=1,4,3）（7）按表3所示方法进行误差补偿。（8）重复步骤（6）至步骤（7），直至加工误差在精度范围内，基准刀停在程序起点位置不再移动。4、编程4.1工件坐标系的确定工件坐标系确定的是否合适，对编程和加工是否方便有着十分重要的影响，一般将工件坐标系的原点选择在工件的一个重要基准点上。4.2程序的编制该根据标注的尺寸公差选择准确合理的编程轮廓。在编程时一定要合理确定切削用量及对切削液的使用。附程序设计Z-17;X24;X22.05Z-18;Z-41;X20;N20 Z0;M03S800;G70P10Q20;G0Z100;X100;T0101;M03S1000;G0X29Z2;G1Z0F50;X39.97;X41.97Z-1;Z-23;G0X100;Z100;M30;O0001；T0101;M03S600;M08;G0X47Z1;G01X20F50;Z0;X43F20;Z-23;G0X47;X100；Z100;T0303;G0X20Z0;G71U1.5R0.5;G71P10Q20U-0.5W0.5F100;N10 G1X30.015F30;X28.015Z-1;Z0F20;X21.05Z-2F50;G0Z100;X100;T0202;M03S400;G0X20Z2;G76P020060Q150R0.05;G76X23.55Z-25P1400Q800F1.5;G0X100Z100;T0101;M03S1000;G0X44Z2;G70P10Q20;G0X100Z100;M30;O0002;T0101;M03S600;G0X44Z2;G71U1.5R0.5;G71P10Q20U0.5W0.5F100;N10 G0X21;G1Z0F20;X33.97;X35.97Z-1;Z-20;X39.97;X42.97Z-22;X44;N20 G0Z2;X100Z100;T0303;M03S600;G0X20Z2;G1X24F50;致 谢本人在毕业课题的设计中，学习了不少的新知识，既体会到了学习的重要性，也体会到了同时了解到了知道的重要性，刚踏入社会的我感谢学校具远瞻的规划与教育，给予我良好的学习环境，让我在学校之时就理论和实践相结合，打下了坚固的理论和实践基础，为我们在进入工作环境创造了良好的基础，并提供给我对学业及个人生涯发展的多元信息，帮助我们茁壮的成长。感谢院系领导对我的关怀和重视，使我学得出色的专业知识，也让我得以发挥自己的特长，感悟到人生的意义，领会到素质拓展的重要性，也让我找到人生的价值。感谢三年来陪伴我们学习与生活的恩师，感谢您们对我精心的教育，感谢您们没使
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